Сверхпроводимость — это когда электрический ток течет без потерь, как вода по идеально гладкой трубе. Обычно она возникает при очень низких температурах, но есть материалы, где она появляется при более высоких. Один из путей к этому — так называемые плоские зоны: области в энергетическом спектре, где электроны почти не двигаются, зато сильно взаимодействуют друг с другом.
В новой работе ученые взяли решетку Либа — простую модель, где есть плоская зона, — и «включили» притяжение между электронами. Они использовали метод диаграммного Монте-Карло: это как компьютерная симуляция, которая не делает приближений, а честно считает все возможные взаимодействия. Оказалось, что парный отклик (мера того, насколько электроны готовы объединяться в пары) растет линейно при понижении температуры. Это значит, что сверхпроводимость наступает резко, как фазовый переход, а не постепенно.
Самая высокая T* получается, когда три энергетические зоны соприкасаются в одной точке. Это как если бы три дороги сходились на одном перекрестке: электронам легче переходить с одной на другую, и сверхпроводимость усиливается. Возможно, именно такие точки касания зон и есть ключ к созданию сверхпроводников, работающих при комнатной температуре.
В плоской зоне электроны почти не двигаются, но именно их «неподвижность» усиливает взаимодействие, которое и приводит к сверхпроводимости.